Промывочные жидкости и растворы - МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ТАМПОНАЖНЫХ  РАСТВОРОВ

 

Свойства тампонажных растворов регулируют с помощью следующих материалов: ускорителей сроков схватывания, за­медлителей сроков схватывания, пластификаторов, понизителей водоотдачи.

Ускорители сроков схватывания — это в основном электро­литы и такие вяжущие, как гипс и глиноземистый цемент. Меха­низм действия электролитов на растворы из цементов сложен и пока не установлен. Имеются попытки объяснить действие солей влиянием их на растворимость глинозема. Часто эффект воздей­ствия определяется количеством применяемого электролита: при некоторых концентрациях соль выступает в роли замедлителя сроков схватывания. На характер действия электролитов влияют условия обработки, состав цемента, состав и количество приме­сей и др.

Хлористый кальций СаС12 — наиболее распространен­ный ускоритель сроков схватывания, вводится в количестве до 5%, а в тампонажных смесях и пастах — до 15%. В больших концентрациях снижает долговечность тампонажного камня и усиливает коррозию обсадных труб. При повышении концен­трации хлористого кальция увеличиваются вязкостные свойства цементных растворов.

Хлористый калий КСl вводится в количестве 3—4%, повышает реологические свойства тампонажных растворов.

Силикат натрия (жидкое стекло) добавляется в коли­чествах до 15%, сильный ускоритель, но степень воздействия его на раствор зависит от модуля. Он интенсивно повышает рео­логические показатели раствора.

Карбонат калия (поташ) К2СО3 — бесцветное кристал­лическое вещество плотностью 2,3—2,4 г/см3, хорошо растворя­ется в воде, вводится в количестве до 5%. Он применяется для ускорения схватывания растворов при отрицательных и низких положительных температурах. В быстросхватывающихся сме­сях концентрация его может доходить до 12%.

Хлористый натрийNaCl ускоряет схватывание и твер­дение растворов при дозировках до 5%. При этом улучшаются подвижность тампонажного раствора, сцепление его со стенка­ми скважины, сложенными галогенными и глинистыми порода­ми. Хлористый натрий используется также для снижения тем­пературы замерзания растворов, но дозировка его в этом слу­чае повышается. При добавке выше 10% NaCl выступает как замедлитель схватывания раствора.

Кальцинированная сода — сильный ускоритель для малоактивных цементов. Дозировка ее составляет менее 5%. Она применяется также в растворах, предназначенных для ис­пользования при низких положительных температурах.

Аскарит получают путем смешивания асбеста с NaOHпри температуре 200 °С. Это сильный ускоритель схватывания и твердения цементно-бентонитовых смесей, дозировка его — до 2%.

Применяются также и другие ускорители схватывания там­понажных растворов, такие, как щелочи, алюминат натрия, хло­ристый алюминий. Все ускорители схватывания вводят с водой затворения. Это требует оперативного использования приготов­ленных тампонажных растворов.

Замедлители сроковсхватывания используются в растворах, предназначенных для цементирования глубоких или высокотемпературных скважин. Для этого применяются как электролиты, так и органические вещества. Последние в боль­шинстве своем обладают пластифицирующими свойствами, сни­жают водоотдачу.

Механизм действия замедлителей схватывания растворов также изучен слабо. Большинство замедлителей — гидрофили-зирующие поверхностно-активные вещества. Эффект замедле­ния схватывания раствора связан с адсорбционными явлениями на поверхности раздела твердой и жидкой фаз. Замедлители схватывания адсорбируются на зародышах новообразований в тампонажном растворе, препятствует их росту и участию в кристаллизационном структурообразовании.

Пластификаторы используются для повышения текучести растворов. Наибольшее распространение получили: сульфит-спиртовая барда — дозировка до 1,5%; концентриро­ванная сульфит-спиртовая барда — дозировка до 1%; активированныйгидролизныйлигнин —до­зировка до 1%; полифенол лесохимический — дози­ровка до 0,3%; игетан — дозировка до 2%; сульфонол (рекомендуется для цементных растворов на основе глиноземи­стого цемента)—дозировка до 1%. Все они вводятся с водой затворения.

Понизители водоотдачи являются стабилизаторами дисперс­ных систем и вследствие этого снижают водоотдачу.

Бентонитовая глина применяется главным образом в цементных растворах, содержащих грубодисперсные добавки, в количестве 5—10% от массы цемента; понижает водоотдачу в 3—4 раза.

Полиакриламид — один из активных реагентов, дози­ровка его до 0,3%, при этом водоотдача понижается в 10— 30 раз. Введение ПАА сопровождается ростом вязкости раство­ра, поэтому он применяется совместно с кальцинированной со­дой (до З%) или бихроматами (до 1%).

Гипан применяется для снижения водоотдачи обычных це­ментных и гельцементных растворов. Дозировка его составляет 1,5%, он понижает водоотдачу в 2—5 раз.

Карбоксиметилцеллюлоза снижает водоотдачу (в 3—4 раза) обычных цементных растворов, а также раство­ров с облегченными добавками и шлаками; дозировка ее состав­ляет 1,5%.

Конденсированная сульфит-спиртовая бар­да применяется для снижения водоотдачи обычных цементных и шлаковых растворов, дозировка ее составляет 2%, она снижа­ет водоотдачу в 5—7 раз, увеличивает прочность связи цемент­ного камня с металлом. Аналогичным образом действует ССБ.

Нитролигнин понижает водоотдачу цементных растворов в высокотемпературных скважинах, дозировка его до 1,5%, он снижает водоотдачу в 4—5 раз.

К - 4 добавляют для снижения водоотдачи обычных цемент­ных растворов, дозировка его до 2%, он снижает водоотдачу в 100 раз, одновременно уменьшается вязкость раствора.

Применяются комбинации реагентов. Все они вводятся с во­дой затворения.